Rẻ và tiềm năng: Phát hiện COVID-19 qua các cảm biến lắp trong… cống

Có thể bạn chưa biết, trong khoa học có một ngành chuyên đi nghiên cứu… nước cống để tìm hiểu hành vi con người và sức khỏe cộng đồng! Nó có tên là dịch tễ học nước thải (Wastewater-based epidemiology – WBE). Môn khoa học này là một công cụ rất hữu hiệu của nhiều chính phủ trên thế giới, và một nhà khoa học hàng đầu trong lĩnh vực này đang muốn dùng các cảm biến để tầm soát sự có mặt của virus corona COVID-19.

Về cơ bản, trong môn dịch tễ học nước thải, các nhà khoa học sẽ thu thập các mẫu nước thải từ các nhà máy và phân tích hóa nghiệm xem có gì bên trong. Sự có mặt của một số chất chuyển hóa (metabolites) nhất định có thể là chỉ dấu cho một số vấn đề bất thường đang tồn tại trong cộng đồng dân cư. Ví dụ, nó có thể giúp các chính phủ hiểu thêm về thói quen sử dụng thuốc của người dân.

Dịch tễ học nước thải còn có thể làm được nhiều hơn vậy. Các nhà khoa học hy vọng rằng, thay vì chỉ phân tích các mẫu nước trong phòng thí nghiệm, họ có thể lắp các cảm biến tại các nhà máy xử lý nước thải để giám sát dịch tễ một cách hiệu quả hơn.

Dẫn đầu trong lĩnh vực này là Tiến sỹ Zhugen Yang, một giảng viên môn công nghệ cảm biến tại Viện Khoa học Nước tại Đại học Cranfield, Anh Quốc.

Tiến sỹ Yang cùng nhóm nghiên cứu của mình đã phát triển các kỹ thuật hóa học và sinh dược tiên tiến nhằm sản xuất các cảm biến giá rẻ. Chúng có thể phát hiện các gen kháng-kháng sinh để giám sát sự gia tăng của các vi khuẩn, các siêu khuẩn vốn là chỉ dấu cho mức độ béo phì của cộng đồng dân cư, hay các mầm bệnh có thể gây ra những dịch bệnh lớn. Giống như nhiều nhà khoa học khác trên thế giới, Tiến sỹ Yang cùng các cộng sự của mình giờ đã chuyển sự chú ý sang virus COVID-19.

“Trong trường hợp có các ca nhiễm bệnh không triệu chứng trong cộng đồng hoặc khi người dân không chắc là họ có bị mắc bệnh hay không, chúng ta có thể dung phương pháp giám sát nước thải cộng đồng theo thời gian thực thông qua các thiết bị phân tích nền giấy. Chúng có thể giúp xác định người mang COVID-19 đang sống trong cộng đồng hay không, từ đó tiến hành rà soát nhanh, cách ly và ngăn chặn.”

“Nếu COVID-19 có thể được giám sát tại cộng đồng vào giai đoạn đầu thông qua WBE, thì chúng ta có thể can thiệp hiệu quả nhanh chóng nhất để ngăn chặn sự di chuyển của người dân trọng cộng động, nhằm giảm thiểu sự lây lan của mầm bệnh và nguy cơ đến sức khỏe cộng đồng.”

Cảm biến nền giấy mà Yang và cộng sự của ông đang nghiên cứu có thể được ứng dụng cho các nhà máy xử lý nước thải để truy tìm dấu vết của COVID-19 trong phân và nước tiểu thải ra cống rãnh. Cảm biến này lọc các axit nucleic của mầm bệnh, cho chúng phản ứng với những tác nhân hóa học có gắn sẵn trên cảm biến để cho ra các dấu hiệu mà mắt thường có thể nhìn thấy được, ví như một vòng tròn xanh lá cây khi cho ra kết quả dương tính.

Nhóm nghiên cứu hy vọng rằng họ có thể tinh chỉnh lại thiết bị hiện hữu để phát hiện COVID-19 mà không gặp quá nhiều khó khăn, vì một số nghiên cứu khác cho thấy con virus này có thể được tách ra khỏi phân và nước tiểu của người nhiễm bệnh và sống sót trong môi trường phù hợp tới tận vài ngày.

>> Ít nhất 10 nước nhận phải khẩu trang, bộ xét nghiệm “dỏm” từ Trung Quốc

“Chúng tôi đã đang phát triển một thiết bị nền giấy có thể kiểm tra vật chất gen trong nước thải để chứng minh tính khả thi của phương pháp này,”

“Thiết bị này rẻ, giá chưa đầy 1 bảng Anh, (30 nghìn đồng Việt Nam) và rất dễ sử dụng để những người không phải là chuyên gia trong ngành cũng có thể nghiên cứu và cải tiến thêm. Chúng tôi dự đoán thiết bị này sẽ có thể cung cấp một bức tranh hoàn chỉnh và kịp thời về sức khỏe của cộng đồng ngay khi nó được triển khai trong tương lại gần.”

Nghiên cứu này được đăng tải chi tiết trên tạp chí Environmental Science & Technology.